ES2276138T3 - Generador de vapor. - Google Patents
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Abstract
Generador de vapor (1), en el que en un canal de gas caliente (6), que puede ser atravesado por la corriente de gas caliente en una dirección (x) aproximadamente horizontal, está dispuesta una superficie de calefacción continua (8) del evaporador, que comprende una pluralidad de tubos generadores de vapor (12) que están conectados en paralelo a la circulación de un medio de circulación (W), y que está diseñado de tal forma que un tubo generador de vapor (12), que está sobrecalentado en comparación con otro tubo generador de vapor (12) de la misma superficie de calefacción continua (8) del evaporador, presenta un caudal de medio de circulación (W) más elevado en comparación con el otro tubo generador de vapor (12), caracterizado porque uno o cada tubo generador de vapor (12) comprende en cada caso una sección de tubo ascendente (24) dispuesta aproximadamente vertical, que puede ser atravesada por la corriente del medio de circulación (W) en dirección ascendente, una sección de tubo de caída (26) dispuesta aproximadamente vertical, conectada a continuación de aquella sección en el lado del medio de circulación y que puede ser atravesada por el medio de circulación (W) en dirección descendente y otra sección de tubo ascendente (28) dispuesta aproximadamente vertical, conectada a continuación de esta última sección en el lado del medio de circulación y que puede ser atravesada por la corriente del medio de circulación (W) en dirección ascendente.
Description
Generador de vapor.
La invención se refiere a un generador de vapor,
en el que en un canal de gas caliente, que puede ser atravesado por
la corriente de gas caliente en una dirección aproximadamente
horizontal, está dispuesta una superficie de calefacción continua
del evaporador, que comprende una pluralidad de tubos generadores de
vapor que están conectados en paralelo a la circulación de un medio
de circulación, y que está diseñado de tal forma que un tubo
generador de vapor, que está sobrecalentado en comparación con otro
tubo generador de vapor de la misma superficie de calefacción
continua del evaporador, presenta un caudal de medio de circulación
más elevado en comparación con el otro tubo generador de vapor.
En una instalación de turbinas de gas y de
vapor, se utiliza el calor contenido en el medio de trabajo
expandido o gas caliente que procede desde la turbina de gas para la
generación de vapor para la turbina de vapor. La transmisión de
calor se lleva a cabo en un generador de vapor de calor perdido que
está conectado a continuación de la turbina de gas, en el que están
dispuestas habitualmente una pluralidad de superficies de
calefacción para el calentamiento previo del agua para la
evaporación del agua y para el recalentamiento del vapor. Las
superficies de calefacción están conectadas en el circuito de vapor
de agua de la turbina de vapor. El circuito de vapor de agua
comprende habitualmente varias, por ejemplo tres fases de presión,
donde cada fase de presión puede presentar una superficie de
calefacción del
evaporador.
evaporador.
Para el generador de vapor conectado en el lado
del gas de calefacción a continuación de la turbina de gas como
generador de vapor de calor perdido, se contemplan varios conceptos
de diseño alternativos, a saber, el diseño como generador de vapor
continuo o el diseño como generador de vapor de circulación. En el
caso de un generador de vapor continuo, la calefacción de tubos
generadores de vapor previstos como tubos de evaporación conduce a
una evaporación del medio de circulación en los tubos generadores de
vapor en una circulación única. En oposición a ello, en el caso de
un generador de vapor de circulación natural o de circulación
forzada, el agua conducida en circulación se evapora sólo
parcialmente durante una circulación a través de los tubos de
evaporación, El agua no evaporada en este caso es alimentada de
nuevo, después de una separación del vapor general, para otra
evaporación hacia los mismos tubos de evaporación.
Un generador de vapor continuo no está sometido
a ninguna limitación de la presión, en oposición a un generador de
vapor de circulación natural o de circulación forzada, de manera que
son posibles presiones del vapor fresco muy por encima de la
presión crítica del agua (P_{Kri} = 221 bares) -donde solamente
existen todavía diferencias de densidad reducidas entre el medio
del tipo líquido y el medio del tipo de vapor-. Una presión alta
del vapor fresco favorece un rendimiento térmico alto y, por lo
tanto, emisiones reducidas de CO_{2} de una central que funciona
con combustible fósil. Además, un generador de vapor continuo
presenta, en comparación con un generador de vapor de circulación,
un tipo de construcción sencillo y se puede fabricar, por lo tanto,
con un gasto especialmente reducido. La utilización de un generador
de vapor diseñado de acuerdo con el principio continuo como
generador de vapor de calor perdido de una instalación de turbinas
de gas y de turbinas de vapor es, por lo tanto, especialmente
favorable para la consecución de un rendimiento general alto de la
instalación de turbinas de gas y de turbinas de vapor con un tipo de
construcción sencillo.
Ventajas especiales con respecto al gasto de
fabricación, pero también con respecto a los trabajos de
mantenimiento necesarios ofrece un generador de vapor de calor
perdido en tipo de construcción horizontal, en el que el medio a
calentar o gas caliente, es decir, el gas de escape de la turbina de
gas, es conducido en dirección de la circulación aproximadamente
horizontal a través del generador de vapor. En un generador de
vapor continuo en tipo de construcción horizontal, sin embargo, los
tubos generadores de vapor de una superficie de calefacción pueden
estar expuestos, de acuerdo con su posición, a una calefacción muy
diferente. Especialmente en el caso de generadores de vapor
conectados en el lado de salida con un acumulador común, una
calefacción diferente de los tubos generadores de vapor
individuales puede conducir a una confluencia de corrientes de
vapor con parámetros de vapor que se diferencian en gran medida
entre sí y, por lo tanto, a pérdidas no deseadas del rendimiento,
especialmente a una efectividad comparativamente reducida de la
superficie de calefacción respectiva y a una generación de vapor
reducida de esta manera. Además, una calefacción diferente de tubos
generadores de vapor adyacentes puede conducir, especialmente en la
zona de la embocadura de los colectores, a daños en los tubos
generadores de vapor y en el acumulador. La utilización deseable en
sí de un generador de vapor continuo, realizado en tipo de
construcción horizontal, como generador de vapor de calor perdido
para una turbina de gas puede implicar, por lo tanto, problemas
considerables con respecto a una conducción de la circulación
suficientemente estabilizada.
Se conoce a partir del documento EP 0 944 801 B1
un generador de vapor, que es adecuado para un diseño en tipo de
construcción horizontal y que presenta, además, las ventajas
mencionadas de un generador de vapor continuo. A tal fin, el
generador de vapor conocido está diseñado con respecto a su
superficie de calefacción continua del evaporador de tal manera que
un tubo generador de vapor recalentado, en comparación con otro
tubo generador de vapor de la misma superficie de calefacción
continua del evaporador, presenta un caudal del medio de
circulación elevado en comparación con el otro tubo generador de
vapor. La superficie de calefacción continua del evaporador del
generador de vapor conocido muestra, por lo tanto, un comportamiento
de estabilización propia en forma de la curva característica de la
circulación de una superficie de calefacción del evaporador de
circulación natural (curva característica de circulación natural)
cuando se produce una calefacción diferente de los tubos
generadores de vapor individuales, cuyo comportamiento conduce, sin
una compensación de las temperaturas en el lado de salida, también
a tubos generadores de vapor calentados en una medida diferente,
conectados en paralelo en el lado del medio de circulación. No
obstante, el generador de vapor conocido es comparativamente
costoso desde el punto de vista de la construcción, especialmente en
lo que se refiere a la distribución en el lado del agua y/o en el
lado del vapor del medio de circulación.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
indicar un generador de vapor del tipo mencionado anteriormente,
que se puede fabricar con gasto especialmente reducido y que
presenta una estabilidad mecánica especialmente alta también en el
caso de carga térmica diferente.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención porque uno o cada tubo generador de vapor comprende en
cada caso una sección de tubo ascendente dispuesta aproximadamente
vertical, que puede ser atravesada por la corriente del medio de
circulación en dirección ascendente, una sección de tubo de caída
dispuesta aproximadamente vertical, conectada a continuación de
aquella sección en el lado del medio de circulación y que puede ser
atravesada por el medio de circulación en dirección descendente y
otra sección de tubo ascendente dispuesta aproximadamente vertical,
conectada a continuación de esta última sección en el lado del medio
de circulación y que puede ser atravesada por la corriente del
medio de circulación en dirección ascendente.
La invención parte en este caso de la
consideración de que en un generador de vapor, que se puede
fabricar con un gasto de montaje y de producción especialmente
reducido, para conseguir un comportamiento de funcionamiento
especialmente estable y especialmente insensible frente a las
diferencias en la carga térmica, el concepto de diseño de una curva
característica de circulación natural, aplicado en el generador de
vapor conocido, debería ampliarse de una manera consecuente para
una superficie de calefacción continua del evaporador y debería
mejorarse adicionalmente. La superficie de calefacción continua del
evaporador debería diseñarse en este caso para una impulsión con
una densidad de la corriente de masas comparativamente reducida con
una pérdida de presión por fricción comparativamente reducida.
En este caso, se puede conseguir un tipo de
construcción especialmente sencillo y, por lo tanto, también
robusto realizando la superficie de calefacción especialmente
sencilla sobre todo en lo que se refiere a la acumulación y la
distribución del medio de circulación. En este caso, la superficie
de calefacción está configurada de una manera adecuada para la
realización de todas las secciones del proceso de la evaporación
completa, es decir, el calentamiento previo, la evaporación y el
recalentamiento al menos parcial, en una única fase, es decir, sin
componentes intercalados para la acumulación y/o distribución del
medio de circulación. En general, están previstas superficies de
calefacción adicionales para el calentamiento previo o para el
recalentamiento adicional. Para poder llevar a cabo en este caso,
por una parte, en general, todas las secciones del proceso
mencionadas y para posibilitar, por otra parte, una flexibilidad
suficiente en la adaptación de los tubos generadores de vapor a las
necesidades de estas secciones del proceso y los procedimientos en
el canal de gas de calefacción, cada tubo generador de vapor
comprende tres segmentos conectados unos detrás de otros en el lado
del medio de la circulación.
Para soportar la curva característica de la
circulación natural de la corriente continua pretendida, además, en
este diseño, está prevista una distribución de los tubos generadores
de vapor de la superficie de calefacción continua del evaporador en
al menos tres segmentos respectivos (de tubos paralelos), donde el
primer segmento comprende todas las secciones de tubo ascendentes y
es atravesado por la corriente en dirección ascendente. De una
manera correspondiente, el segundo segmento comprende todas las
secciones de tubo de caída y es atravesado por la corriente en
dirección descendente, de manera que se soporta de forma automática
la circulación a través del peso propio del medio de circulación.
En este caso, las secciones de tubo de caída, que forman el segundo
segmento, de cada tubo generador de vapor están dispuestas, vistas
en la dirección del gas caliente, en cada caso detrás de las
secciones de tubo ascendentes asociadas a las mismas. El tercer
segmento comprende todas las otras secciones de tubo ascendentes y
es atravesado por la corriente en dirección ascendente.
En una configuración especialmente ventajosa,
los segmentos del o de cada tubo generador de vapor están colocados
en el canal de gas caliente de tal forma que la necesidad de
calefacción de cada segmento
-especialmente en lo que se refiere a la fase prevista allí en cada caso en el proceso de evaporación- está adaptada en una medida especial a la oferta de calor local en el canal de gas caliente. A tal fin, las otras secciones de tubo ascendente de cada tubo generador de vapor, que forman el tercer segmento, están dispuestas de una manera más conveniente en el canal de gas de calefacción, vistas en la dirección del gas caliente, en cada caso entre las secciones de tubo ascendente asociadas a las mismas de la primera y de la segunda sección de tubo de caída del segundo segmento. Con otras palabras: de una manera más conveniente, los tubos generadores de vapor están colocados en el canal de gas caliente en el espacio de tal forma que el primer segmento o sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación, están dispuestos en el lado de gas caliente aguas arriba del tercer segmento o de la otra sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación, y el tercer segmento o sección de tubo de caída, vistos en el lado del medio de circulación están dispuestos en el lado del gas caliente aguas abajo del tercer segmento u otra sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación.
-especialmente en lo que se refiere a la fase prevista allí en cada caso en el proceso de evaporación- está adaptada en una medida especial a la oferta de calor local en el canal de gas caliente. A tal fin, las otras secciones de tubo ascendente de cada tubo generador de vapor, que forman el tercer segmento, están dispuestas de una manera más conveniente en el canal de gas de calefacción, vistas en la dirección del gas caliente, en cada caso entre las secciones de tubo ascendente asociadas a las mismas de la primera y de la segunda sección de tubo de caída del segundo segmento. Con otras palabras: de una manera más conveniente, los tubos generadores de vapor están colocados en el canal de gas caliente en el espacio de tal forma que el primer segmento o sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación, están dispuestos en el lado de gas caliente aguas arriba del tercer segmento o de la otra sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación, y el tercer segmento o sección de tubo de caída, vistos en el lado del medio de circulación están dispuestos en el lado del gas caliente aguas abajo del tercer segmento u otra sección de tubo ascendente, vistos en el lado del medio de circulación.
Por lo tanto, en una disposición de este tipo,
la primera sección de tubo ascendente respectiva, que sirve para un
calentamiento previo parcial y en gran parte ya para una evaporación
del medio de circulación, está expuesta a una calefacción
comparativamente fuerte a través del gas de calefacción en le
"región del gas de humo caliente". De esta manera, se asegura
que en toda la zona de carga circule desde la primera sección
respectiva del tubo ascendente un medio de circulación con porción
de vapor comparativamente alta. Esto conduce en la entrada
siguiente a la sección de tubo de caída conectada a continuación a
que en la sección de tubo de caída se evite de una manera
consecuente una subida de burbujas de vapor, que es desfavorable
para la estabilidad de la circulación, en contra de la dirección de
la circulación del medio de circulación. A través de la disposición
de la sección de tubo de caída en la zona de gas de humo
comparativamente fría y a través de la disposición de la segunda
sección de tubo ascendente entre la primera sección de tubo
ascendente y la sección de tubo de caída, es decir, en el lado del
gas de humo delante de la sección de tubo de caída, se consigue de
esta manera con una alta seguridad funcional, en general, un
rendimiento especialmente alto de la superficie de calefacción,
cumpliendo la primera sección de tubo ascendente la función de un
evaporador previo.
Se pueden conseguir una estructura especialmente
sencilla de la superficie de calefacción continua del evaporador,
por una parte, así como una carga mecánica especialmente reducida de
la superficie de calefacción continua del evaporador en el caso de
una solicitación térmica diferente, por otra parte, porque en otra
configuración ventajosa o alternativa, la sección de tubo
ascendente de uno o de cada tubo generador de vapor está conectada
con la sección de tubo ascendente asociado al mismo así como la
sección de tubo de caída de uno o de cada tubo generador de vapor
está conectada con la otra sección de tubo ascendente asociada al
mismo en el lado del medio de circulación a través de una sección
de flujo transversal respectiva.
Una disposición de este tipo es especialmente
adecuada para la compensación de la dilatación en el caso de carga
térmica alterna, porque la sección de flujo transversal, que conecta
la sección de tubo ascendente y la sección de tubo de caída o bien
la sección de tubo de caída y la otra sección de tubo ascendente,
sirve en este caso, en efecto, como arco de dilatación, que puede
compensar sin más las modificaciones relativas de la longitud de la
sección de tubo ascendente y/o de la sección de tubo de caída y/o de
la otra sección de tubo ascendente. A través de la sección de flujo
transversal se proporciona de esta manera una desviación de los
tubos de generación de vapor en la zona superior de una primera fase
del evaporador, que es proporcionada a través de las secciones de
tubo ascendente, con transmisión directa y nueva desviación en la
zona inferior de una segunda fase de evaporación formada a través
de las secciones de tubo de caída así como una desviación y
continuación de los tubos generadores de vapor en la zona inferior
de la segunda fase del evaporador en una tercera fase del
evaporador formada por las otras secciones de tubo ascendente.
La o cada sección de corriente transversal está
tendida de una manera más ventajosa dentro del canal de gas de
calefacción. De una manera alternativa, sin embargo, la sección de
flujo transversal puede estar conducida también fuera del canal de
gas de calefacción, especialmente cuando debe conectarse un colector
de desagüe en la sección de flujo transversal, por razones de un
desagüe posiblemente necesario de la superficie de calefacción
continua del evaporador.
Los tubos del generador de vapor pueden estar
agrupados dentro del canal de gas de calefacción en series de
tubos, cada una de las cuales comprende en este caso una pluralidad
de tubos generadores de vapor dispuestos adyacentes
perpendicularmente a la dirección del gas de calefacción. En una
configuración de este tipo, los tubos generadores de vapor están
conducidos de una manera más ventajosa de tal forma que a las
secciones de tubo ascendentes, que forman la serie de tubos
calentados con la máxima intensidad, es decir, la primera serie de
tubos vista en la dirección del gas de calefacción, está asociada la
última serie de tubos de las secciones de tubo de caída calentados
más débilmente o vistos en la dirección del gas de calefacción.
Además, de una manera más conveniente, las secciones de tubo de
caída y las secciones de tubo ascendentes de varios tubos
generadores de vapor están colocadas relativamente entre sí en el
canal de gas de calefacción, de tal manera que a una sección de
tubo de caída que se encuentra comparativamente más atrás, vista en
la dirección de gas de calefacción, está asociada otra sección de
tubo ascendente que se encuentra comparativamente más adelantada,
vista en la dirección del gas de calefacción.
A través de una disposición de este tipo, las
otras secciones de tubo ascendentes, calentadas fuertemente de una
manera comparativa, son alimentadas con medio de circulación
precalentado en una medida comparativamente débil, que circula
desde las secciones de tubo de caída.
Con el fin de asegurar la curva característica
de circulación natural deseada para un flujo transversal estéril de
los tubos, el tubo generador de vapor respectivo está configurado de
una manera más ventajosa de tal forma que solamente comprende una
sección de tubo ascendente así como una sección de tubo de caída
conectada a continuación en el lado del medio de circulación a
continuación de aquella así como otra sección de tubo ascendente
conectada en el lado del medio de circulación a continuación de
aquella última.
De una manera más conveniente, el generador de
vapor es utilizado como generador de valor de calor de pérdida de
una instalación de turbinas de gas y de turbinas de vapor. En este
caso, el generador de vapor está conectado de una manera más
ventajosa en el lado de gas de calefacción a continuación de la
turbina de gas. En este circuito, de una manera más conveniente,
detrás de la turbina de gas puede estar dispuesta una combustión
adicional para la elevación de la temperatura del gas de
calefacción.
Las ventajas conseguidas con la invención
consisten especialmente en que a través de la configuración de tres
fases de los tubos generadores de vapor con una sección de tubo
ascendente que puede ser atravesada por la corriente en dirección
ascendente, una sección de tubo de caída que puede ser atravesada
por la corriente en dirección descendente y otra sección de tubo
ascendente que puede ser atravesada por la circulación en dirección
ascendente y que está conectada a continuación de aquélla en el lado
del medio de circulación, se puede conseguir la realización
completa de la evaporación, es decir, el calentamiento previo
parcial, la evaporación y un recalentamiento parcial, en una sola
fase y sin la intercalación de componentes para la acumulación o
distribución con un tipo de construcción especialmente sencillo. En
este caso, es posible por ejemplo un diseño sin separador de agua,
pudiendo evitarse o mantenerse reducida al arrancar una expulsión no
deseada de agua en el recalentador, siendo llenada al comienzo del
proceso de arranque exclusivamente la primera sección respectiva de
tubo ascendente con agua, que se evapora totalmente o en una parte
suficientemente alta al comienzo del proceso de arranque al pasar a
través de las secciones de tubo siguientes.
En efecto, los sistemas de evaporación
calentados, atravesados por la corriente en sentido descendente,
conducen a inestabilidades de la circulación, que no son tolerables
precisamente durante el empleo en evaporadores de circulación
forzada. En cambio, en el caso de una circulación con una densidad
de la corriente de masas comparativamente reducida, debido a una
pérdida de presión por fricción comparativamente reducida, se puede
conseguir de una manera fiable una curva característica de la
circulación natural del tubo generador de vapor, que en el caso de
una calefacción excesiva de un tubo generador de vaporen comparación
con otro tubo generador de vapor, conduce a un caudal
comparativamente más elevado del medio de circulación en el tubo
generador de vapor sobrecalentado. Esta curva característica de
circulación natural garantiza también en el caso de utilización de
los segmentos atravesados por la corriente en sentido descendente
una circulación suficientemente estable y fiable de los tubos
generadores de vapor.
Una curva característica de este tipo se puede
alcanzar, además, con un gasto de construcción y de montaje
especialmente reducido, en la que la sección de tubo de caída está
conectada a continuación de la sección de tubo ascendente asociada
a la misma en cada caso o bien la otra sección de tubo ascendente
está conectada a continuación de la sección de tubo de caída
asociada a la misma en cada caso directamente y sin intercalación
de un sistema costoso de colector o de distribuidor. El generador de
vapor presenta de esta manera, con un comportamiento especialmente
estable de la circulación, una complejidad comparativamente reducida
de las instalaciones. Además, tanto la sección de tubo ascendente
como también la sección de tubo de caída y la otra sección de tubo
ascendente, conectada a continuación de ésta, de cada tubo generador
de vapor, pueden estar fijadas en cada caso en un tipo de
construcción suspendida en la zona de la cubierta de la carcasa del
canal de gas de calefacción, estando permitida en cada caso una
dilatación longitudinal libre en la zona inferior. Tales
dilataciones longitudinales, condicionadas por efectos térmicos, son
compensadas ahora a través de la sección de flujo transversal, que
conecta la sección de tubo de caída respectiva con la sección de
tubo ascendente o bien a través de la sección de flujo transversal
que conecta la otra sección de tubo ascendente con la sección de
tubo de caída, de manera que en virtud de los efectos térmicos no se
producen tensiones.
A continuación se explican en detalle ejemplos
de realización de la invención con la ayuda de un dibujo. En éste,
la figura muestra en una representación simplificada en la sección
longitudinal un generador de vapor en tipo de construcción
horizontal.
El generador de vapor 1 de acuerdo con la figura
está conectado a modo de un generador de vapor de calor perdido en
el lado del gas de salida a continuación de una turbina de gas no
representada en detalle. El generador de vapor 1 presenta una pared
circundante 2, que forma un canal de gas de calefacción 6 que puede
ser atravesado por la corriente en una dirección x aproximadamente
horizontal del gas de calefacción indicada por medio de las flechas
4 para el gas de escape desde la turbina de gas. En el canal de gas
de calefacción 6 están dispuestos en cada caso una pluralidad de
superficies de calefacción, que están diseñadas de acuerdo con el
principio de circulación continua, designadas también como
superficie de calefacción continua del evaporador 8, que están
previstas para la evaporación del medio de circulación. En el
ejemplo de realización de acuerdo con la figura 1 solamente se
muestra una superficie de calefacción continua del evaporador 8,
pero también puede estar prevista una pluralidad mayor de
superficies de calefacción continua del evaporador.
El sistema de evaporador, que está formado por
la superficie de calefacción continua del evaporador 8, puede ser
impulsado con medio de circulación W, que se evapora durante la
circulación unitaria a través de la superficie de calefacción
continua del evaporador 8 y que se descarga después de la salida
desde la superficie de calefacción continua del evaporador 8 como
vapor D ya recalentado y solamente es alimentado en caso necesario
para el recalentamiento adicional a las superficies de calefacción
de recalentamiento. El sistema de evaporador formado a partir de la
superficie de calefacción continua del evaporador 8 está conectado
en un circuito de vapor de agua no representado en detalle de una
turbina de vapor. Adicionalmente al sistema de evaporador, en el
circuito de vapor de agua de la turbina de vapor están conectadas
una pluralidad de otras superficies de calefacción 10 indicadas de
forma esquemática en la figura 1. En las superficies de calefacción
10 se puede tratar, por ejemplo, de recalentadores, evaporadores de
presión media, evaporadores de baja presión y/o de calentadores
previos.
La superficie de calefacción continua del
evaporador 8 del generador de vapor 1 de acuerdo con la figura
comprende, a modo de un mazo de tubos, una pluralidad de tubos
generadores de vapor 12 conectados en paralelo a la circulación del
medio de circulación W. En este caso, una pluralidad de tubos
generadores de vapor 12 están dispuestos adyacentes, vistos en la
dirección del gas de calefacción x. En este caso, solamente es
visible uno de los tubos generadores de vapor 12 que estén
dispuestos de esta manera adyacentes entre sí. Delante de los tubos
generadores de vapor 12 dispuestos de esta manera adyacentes entre
sí está dispuesto en este caso, respectivamente, en el lado del
medio de circulación, un distribuidor común 16 y a continuación
está conectado un colector de salida común 18. Los distribuidores 16
están conectados en este caso, por su parte, en el lado de entrada
con un distribuidor principal 20, estando conectados los colectores
de salida 18 en el lado de salida en un colector principal común
22.
La superficie de calefacción continua del
evaporador 8 está diseñada de tal forma que es adecuada para una
alimentación de los tubos generadores de vapor 12 con una densidad
de la corriente de masas comparativamente reducida, presentando los
tubos generadores de vapor 12 una curva característica de
circulación natural. En esta curva característica de circulación
natural, un tubo generador de vapor 12 recalentado en comparación
con otro tubo generador de vapor 12 de la misma superficie de
calefacción continua del evaporador 8 presenta un caudal del medio
de circulación W elevado en comparación con el otro tubo generador
de vapor 12. Para asegurar esto con medios constructivos
especialmente sencillos de una manera especialmente fiable, la
superficie de calefacción continua del evaporador 8 comprende tres
segmentos conectados en serie en el lado del medio de circulación.
En el primer segmento, cada tubo generador de vapor 12 de la
superficie de calefacción continua del evaporador 8 comprende una
sección de tubo ascendente 24 dispuesta aproximadamente vertical,
que puede ser atravesada por la corriente del medio de circulación
W en dirección ascendente. En el segundo segmento, cada tubo
generador de vapor 12 comprende una sección de tubo de caída 26
conectada en el lado del medio de circulación a continuación de la
sección de tubo ascendente 24, dispuesta aproximadamente vertical y
que puede ser atravesada por la corriente de medio de circulación W
en dirección descendente. En el tercer segmento, cada tubo
generador de vapor 12 comprende otra sección de tubo ascendente 28
conectada en el lado del medio de circulación a continuación de la
sección de tubo de caída 26, dispuesta aproximadamente vertical y
que puede ser atravesada por la corriente de medio de circulación W
en dirección ascendente.
En este caso, visto en la dirección del gas de
calefacción x, el segmento formado por las otras secciones de tubo
ascendente 28, está dispuesto entre el segmento formado por las
primeras secciones de tubo ascendente 24 y el segmento formado por
las secciones de tubo de caída 26. De esta manera, se garantiza un
tipo de construcción adaptado de una manera especial a las
necesidades de la calefacción del medio de circulación y a las
relaciones de calefacción en el canal de gas de calefacción 6.
La sección de tubo de caída 26 está conectada
con la sección de tubo ascendente 24 asociada a la misma en este
caso a través de una sección de flujo transversal 30. De la misma
manera, la otra sección de tubo ascendente 28 está conectada con la
sección de tubo de caída 26 asociada a la misma a través de una
sección de flujo transversal 30. En el ejemplo de realización, las
secciones de flujo transversal 30 están conducidas dentro del canal
de gas de calefacción 6. De una manera alternativa, las secciones de
flujo transversal 30 están conducidas también fuera del canal de
gas de calefacción 6. Esto puede ser favorable especialmente para
el caso de que por razones constructivas o de funcionamiento deba
estar previsto un desagüe de la superficie de calefacción continua
del evaporador 8.
Como se puede reconocer a partir de la figura,
una sección de tubo de caída 26 con la otra sección de tubo
ascendente 28 asociada a la misma y con la sección de flujo
transversal 30 que conecta a ambas presenta una forma
aproximadamente en U, estando formados el brazo de la U por la
sección de tubo de caída 26 y estando formadas la otra sección de
tubo ascendente 28 y el arco de unión por la sección de flujo
transversal 30. En un tubo generador de vapor12 configurado de esta
manera, la aportación de presión geodésica del medio de circulación
W en la zona de la sección de tubo de caída 26 -en oposición a la
zona de la otra sección de tubo ascendente 28- presenta una
aportación de la presión que favorece la circulación y que no inhibe
la circulación. Con otras palabras: la columna de agua de medio de
circulación W no evaporado, que se encuentra en la sección de tubo
de caída 26, "activa" todavía la circulación continua del tubo
generador de vapor 12 respectivo en lugar de impedirla.
De esta manera, el tubo generador de vapor 12,
visto en general, presenta una pérdida de presión comparativamente
reducida.
En este tipo de construcción, las dos secciones
de tubo ascendente 24, 26 y la sección de tubo de caída 26 están
suspendidas o fijadas a modo de un tipo de construcción suspendida
en la cubierta del canal de gas de calefacción 6. El extremo
inferior, visto en el espacio, de la sección respectiva de tubo
ascendente 24 y el extremo inferior de la sección respectiva de
tubo de caída 26 y de la otra sección de tubo ascendente 28, que
están conectadas en cada caso entre sí a través de su sección de
flujo transversal 30, no están fijados, en cambio, directamente en
el espacio en el canal de gas de calefacción 6. Las dilataciones
longitudinales de estos segmentos de los tubos generadores de vapor
12 se pueden tolerar, por lo tanto, sin riesgo de daños, actuando
la sección respectiva de flujo transversal 30 como arco de
dilatación. Esta disposición de los tubos generadores de vapor 12
es, por lo tanto, especialmente flexible desde el punto de vista
mecánico y con respecto a las tensiones térmicas es insensible
frente a las dilataciones diferenciales producidas.
Un calentamiento excesivo de un tubo generador
de vapor 12, especialmente en su sección de tubo ascendente 24,
conduce en este caso allí en primer lugar a la elevación de las
tasas de evaporación, produciéndose ya en virtud del dimensionado
del tubo generador de vapor 12 debido a este recalentamiento una
elevación del caudal de circulación a través del tubo generador de
vapor 12 recalentado.
Además, las secciones de tubo de caída 26 y las
otras secciones de tubo ascendente 28 de varios tubos generadores
de vapor 12 están dispuestas en el canal de gas de calefacción 6
relativamente entre sí de tal forma que a una sección de tubo de
caída 26 que se encuentra comparativamente detrás, vista en la
dirección de gas de calefacción x, están asociadas en cada caso
secciones de tubo ascendente 24, 28 que se encuentran
comparativamente muy adelantadas, vistas en la dirección del gas de
calefacción x. A través de esta disposición, las secciones de tubo
ascendentes 24, 28 calentadas comparativamente fuertes se comunican
con una sección de tubo de caída 26 calentada comparativamente
débil. A través de esta posición relativa se consigue un efecto de
compensación automática con respecto a la circulación también entre
las series de tubos 14.
En virtud de la curva característica de la
circulación natural especialmente marcada de los tubos generadores
de vapor 12, éstos presentan en una medida especial un
comportamiento de estabilización propia frente al calentamiento
localmente diferente: un recalentamiento de una serie de tubos
generadores de vapor 12 conduce en este caso localmente a la
alimentación elevada de medio de circulación Wa esta serie de tubos
generadores de vapor 12, de manera que en virtud del efecto de
refrigeración incrementado de una manera correspondiente se produce
de forma automática una compensación de los valores respectivos de
la temperatura. El vapor fresco que afluye al colector principal 22
es especialmente homogéneo, por lo tanto, en lo que se refiere a sus
parámetros de vapor, de una manera independiente de la serie de
tubos 14 individuales atravesados por la corriente.
Una ventaja especial del tipo de construcción de
la superficie de calefacción continua del evaporador 8, su salida
en forma de las otras secciones de tubo ascendentes 28 está colocada
en el lado del gas entre las primeras secciones de tubo ascendente
24, por una parte, y las secciones de tubo de caída 26, por otra
parte, y, por lo tanto, en una zona media de la temperatura del gas
de la superficie de calefacción continua del evaporador 8, consiste
en que a través de esta colocación se evita de una manera natural un
recalentamiento demasiado fuerte del medio de circulación también
en tubos generadores de vapor 12 individuales en la salida de la
superficie de calefacción continua del evaporador 8.
Claims (7)
1. Generador de vapor (1), en el que en un canal
de gas caliente (6), que puede ser atravesado por la corriente de
gas caliente en una dirección (x) aproximadamente horizontal, está
dispuesta una superficie de calefacción continua (8) del
evaporador, que comprende una pluralidad de tubos generadores de
vapor (12) que están conectados en paralelo a la circulación de un
medio de circulación (W), y que está diseñado de tal forma que un
tubo generador de vapor (12), que está sobrecalentado en
comparación con otro tubo generador de vapor (12) de la misma
superficie de calefacción continua (8) del evaporador, presenta un
caudal de medio de circulación (W) más elevado en comparación con
el otro tubo generador de vapor (12), caracterizado porque
uno o cada tubo generador de vapor (12) comprende en cada caso una
sección de tubo ascendente (24) dispuesta aproximadamente vertical,
que puede ser atravesada por la corriente del medio de circulación
(W) en dirección ascendente, una sección de tubo de caída (26)
dispuesta aproximadamente vertical, conectada a continuación de
aquella sección en el lado del medio de circulación y que puede ser
atravesada por el medio de circulación (W) en dirección descendente
y otra sección de tubo ascendente (28) dispuesta aproximadamente
vertical, conectada a continuación de esta última sección en el
lado del medio de circulación y que puede ser atravesada por la
corriente del medio de circulación (W) en dirección ascendente.
2. Generador de vapor (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la otra sección de tubo ascendente (28)
del tubo generador de vapor (12) respectivo está dispuesta en el
canal de gas caliente (6), vista en la dirección del gas caliente
(x), entre la sección de tubo ascendente (24) asociada al mismo y la
sección de tubo de caída (26) asociada al mismo.
3. Generador de vapor (1) de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que la sección de tubo ascendente (24)
de uno o de cada tubo generador de vapor (12) está conectada con la
sección de tubo ascendente (26) asociada al mismo y la sección de
tubo de caída (26) está conectada con la otra sección de tubo
ascendente (28) asociada al mismo en cada caso en el lado del medio
de circulación a través de una sección de flujo transversal
(30).
4. Generador de vapor (1) de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que las secciones de flujo transversal (30)
respectivas están dispuestas dentro del canal de gas de calefacción
(6).
5. Generador de vapor (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 4, en el que las otras secciones de tubo
ascendente (28) y las secciones de tubo de caída (26) de varios
tubos generadores de vapor (12) están dispuestas en el canal de gas
caliente (6) relativamente entre sí de tal forma que a otra sección
de tubo ascendente (28), que se encuentra comparativamente muy
atrás, vista en la dirección del gas de calefacción (x), está
asociada una sección de tubo de caída (26) que se encuentra
comparativamente muy adelantada, vista en la dirección de gas de
calefacción (x).
6. Generador de vapor (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que una pluralidad de los tubos
generadores de vapor (12) comprenden en cada caso una pluralidad de
secciones de tubos ascendentes (24), de secciones de tubos de caída
(26) y de otras secciones de tubos ascendentes (28) que están
dispuestas alternando unas detrás de las otras en el lado del medio
de circulación.
7. Generador de vapor (1) de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 6, delante del cual está conectada una
turbina de gas en el lado del gas de calefacción.
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